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Amazing!3D打印技術竟然可以修復卵巢?!

2017-5-27 07:53| 發布者: admin| 查看: 189| 評論: 0

摘要: 不是所有的姑娘長大后都會成為母親,有時是因為個人選擇,有時是源于不可控的其他因素。癌癥和遺傳疾病都可能會破壞女性的卵巢;而用于挽救生命的一些放射性治療,也能使些產卵器官功能衰退。卵巢也能調節雌性荷爾蒙 ...

不是所有的姑娘長大后都會成為母親,有時是因為個人選擇,有時是源于不可控的其他因素。癌癥和遺傳疾病都可能會破壞女性的卵巢;而用于挽救生命的一些放射性治療,也能使些產卵器官功能衰退。卵巢也能調節雌性荷爾蒙,如若缺失則可能導致年輕患者永遠無法經歷青春期; 成年女子則會過早的進入更年期。

昨日,《自然通訊》雜志發表了一個可用于卵巢修復的研究成果,一個生物工程課題組用3D技術打印出了小鼠卵巢。雖然這個概念目前只適用于小鼠身上,但在不久的將來,它們或許可以成功取代這個人類卵巢——這個位于的子宮兩側、栗子大小的重要器官。

△ 3D打印卵巢技術(圖片來源:WIRED)

卵巢中充滿了許多的小卵泡,它們是一些被雌激素和其他必需激素包圍的未成熟的卵子。論文的共同作者、西北大學費恩伯格醫學院的生殖科學家特雷莎·伍德拉夫(Teresa Woodruff)說,“卵巢的功能是每個月讓這些小卵泡發育成為完整成熟的卵子。”

為了重建卵巢的功能,伍德拉夫和她的研究團隊從卵巢的形態開始研究。她說:“人們傾向于把骨骼看成是一個支撐住肉體的支架。有趣的是,每種不同類型的器官都是由更堅硬的物質形成的細胞外基質作為支架。”去年,他們使用化學方法將所有的卵泡、血管和各種其他組織從一個人類卵巢中完全剝離出來,只留下膠質結構。在顯微鏡下看到,支架結構呈交織網格狀。

接下來的一步則是使用卵巢組織作為墨水。將組織⋯⋯作為墨水,聽起來簡直不可思議。這需要適當的溫度,讓這些膠質可以從打印機中被噴射出。適度的溫度尤其重要:若溫度過高,整個膠質結構會松弛;而溫度過低,則會使其結塊。讓組織“墨”順利噴出的最適宜溫度約為30˚C。

生物醫學工程師亞歷山德拉·魯茨(Alexandra Rutz)之前是西北大學的博士生,之后成為法國國立圣埃蒂安礦業學校的博士后,她解決了溫度的問題后,所面臨的下一個難點是找出最好的紋樣來安置這些水凝膠質,使其形成一個類似于真正卵巢膠原蛋白的晶格結構。研究員在體外培植各種不同的網格結構,看看哪些會形成能讓未成熟卵子存活所需的血管和組織,一旦找到正確的匹配,研究員就能將這個器官移植入體內了。

△ 兩層3D打印的膠質支架下的未成熟小鼠卵泡(Immature Mouse Egg)。(圖片來源:Sciencemag

伍德拉夫表示:“顯微外科技術是我們在實驗中非常頻繁使用到的技術。”使用放大鏡,解剖鏡和微型手術刀,他們對九只雌性小鼠進行一只卵巢的手術切除,被切除處用3D打印的假體卵巢代替。 其中,九個3D打印卵巢中的兩個被設計為沒有卵泡,因此它們不具有胚胎形成的可能性。當小鼠們從手術中完全恢復后,研究人員將讓它們與雄性小鼠交配。其中三只具有假體卵巢的小鼠成功受孕

所有這一切都發生得很快,因為雌性小鼠每四天排卵一次,它們的懷孕周期約為20天左右,而新生小鼠寶寶只需成長四個月便能達到生殖成熟。伍德拉夫和她的團隊讓這些第二代鼠寶寶繼續制造下一代鼠寶寶,再讓下一代鼠寶寶制造出更多的下下一代鼠寶寶,來確保3D打印的卵巢不會有長遠的副作用,整個過程運行得很好。另外,具有3D打印卵巢的小鼠可進行正常哺乳,這表明它們的激素水平良好,這對卵巢受損的病人來說無疑是很好的消息。

只是病人們還需再耐心等待。伍德拉夫說,他們首先需要確認這個概念在更大型的卵巢上也能行得通。下一步他們會將這些3D打印器官植入迷你豬體內,它們的身體足夠大,并且它們與人類女性擁有相似的月經周期。伍德拉夫還表示希望能用不到五年的時間,結合臨床試驗,對此建立安全有效的治療方法。

這次的研究成果是其他3D打印器官研究課題的一個好的模型。或許在將來,許多人的體內都會存在3D打印的器官呢。

編譯:二宗主

參考鏈接:

https://www.wired.com/2017/05/scientists-3-d-print-mouse-ovaries-actually-make-babies/

https://www.nature.com/articles/ncomms15261

http://www.sciencemag.org/news/2017/05/3d-printed-ovaries-restore-fertility-mice

科學出版社│微信ID:sciencepress-cspm



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